一种早期强度高的水泥基混凝土板材及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及混凝土板材技术领域，尤其涉及一种早期强度高的水泥基混凝土板材及其制备方法。


背景技术：

[0002]
混凝土构件在基础设施建设中应用很多，混凝土构件中常预埋金属件，以便于应用。通常情况下，混凝土构件要求较高的早期强度，以达到较好的应用效果，而混凝土板材对早期强度有更高的要求。
[0003]
现有技术中，通过在配方中加入早强剂来提高混凝土板材的早期强度。早强剂的种类有氯盐类、硫酸盐类和有机胺类等，分别存在腐蚀预埋金属件、混凝土板材后期膨胀开裂和效果不明显的缺陷。尤其是常用的氯盐类，掺入混凝土后，存在氯离子，导致预埋金属件如钢筋被腐蚀缩短混凝土板材的使用寿命，并导致混凝土后期开裂。同时，上述的早强剂仅仅对混凝土板材的早期强度有提升作用，而对后期强度无作用。
[0004]
有鉴于此，有必要提供一种早期强度高且对金属件无腐蚀作用的混凝土板材。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提出一种早期强度高的水泥基混凝土板材及其制备方法，该水泥基混凝土板材具有较高的早期强度，对预埋金属件无腐蚀。
[0006]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]
一种早期强度高的水泥基混凝土板材，包括以重量份计的原料：普通硅酸盐水泥100-200份、普通石英100-180份、熔融石英5-15份。
[0008]
进一步的，100-180份所述普通石英包含40-70目普通石英10-20份、80-100目普通石英20-50份、325目普通石英50-80份和1000目普通石英20-30份。
[0009]
进一步的，所述熔融石英的粒径为1000-3000目。
[0010]
进一步的，以重量份计的原料还包括减水剂1-4份、羟丙基甲基纤维素0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份和触变润滑剂0.05-0.1份。
[0011]
上述的早期强度高的水泥基混凝土板材的制备方法，包括以下步骤：
[0012]
(1)按配方量将各原料混合均匀成为浆料；
[0013]
(2)将浆料倒入模具中，养护后脱模，得到混凝土板；
[0014]
(3)将步骤(2)的混凝土板放入蒸压釜，在蒸压釜内部0.8-1.2mpa和145-155℃条件下，恒温恒压8-13小时；
[0015]
(4)将经过步骤(3)的混凝土板养护2天，得到成型品。
[0016]
进一步的，所述步骤(2)和步骤(4)中，养护条件为：温度18-22℃，相对湿度为94-96％。
[0017]
进一步的，所述步骤(3)中，使蒸压釜内部气压在50-70min小时逐渐上升至0.8-1.2mpa，温度上升至145-155℃。
[0018]
进一步的，所述步骤(3)中，经160-200min将蒸压釜内部气压降至小于或等于0.1mpa，温度降至室温。
[0019]
进一步的，在所述步骤(4)之后还包括步骤(5)：将成型品在温度为20℃和相对湿度为50％的环境下用水浸没成型品的一半，继续养护6-10天。
[0020]
本发明的有益效果为：
[0021]
本发明的水泥基混凝土板材配方中，添加少量的熔融石英，该少量熔融石英作为添加剂使用，有效提高混凝土板材的早期强度。该少量熔融石英代替早强剂，不仅能提高混凝土板材的早期强度，还有对混凝土板材的后期强度有提升作用。当根据生产需要在混凝土板材预埋金属件时，具有熔融石英的混凝土浆料对金属件没有腐蚀作用，金属件能有较长的使用寿命。
具体实施方式
[0022]
下面结合附具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
[0023]
一种早期强度高的水泥基混凝土板材，包括以重量份计的原料：普通硅酸盐水泥100-200份、普通石英100-180份、熔融石英5-15份。
[0024]
熔融石英是在极高温度下形成的液态石英然后瞬间冷却形成的非晶玻璃相物质，其内部应力较大，具备化学活性。本发明中将熔融石英加入混凝土板材的配方中，利用了熔融石英的非晶机构的化学活性，在高温高压养护条件下，熔融石英中的活性硅氧键获取能量，与水泥中的碱性物质发生反应，形成硅钙化合物，增加粘结力，进而生成连续网状骨架，可以有效提高混凝土板的早期抗折强度。
[0025]
另一方面，水泥中的碱性物质会与熔融石英发生化学反应，生成的凝胶物质，该凝胶物质吸水后会产生体积膨胀。早期水泥结构仍不牢固，体积仍不稳定，可在一定范围内膨胀而不开裂，此时利用碱性物质与熔融石英产生反应来增加粘结力，虽然混凝土整体体积会增加，但还不会开裂。但当混凝土结构固定下来后，如果碱性过强(水泥用量过多)，此时生成凝胶物质会吸水膨胀，使基体开裂。
[0026]
本发明的水泥基混凝土板材配方中，添加少量的熔融石英，该少量熔融石英作为添加剂使用，有效提高混凝土板材的早期强度。该少量熔融石英代替早强剂，不仅能提高混凝土板材的早期强度，还有对混凝土板材的后期强度有提升作用。当根据生产需要在混凝土板材预埋金属件时，具有熔融石英的混凝土浆料对金属件没有腐蚀作用，金属件能有较长的使用寿命。
[0027]
进一步的，100-180份普通石英包含40-70目普通石英10-20份、80-100目普通石英20-50份、325目普通石英50-80份和1000目普通石英20-30份。
[0028]
采用多种粒径的普通石英，能达到较好的颗粒紧密堆积效果，进而提高板材的强度。40-70目普通石英是指包含了40-70目粒径范围内大小不一的石英颗粒的普通石英。相应的，80-100目普通石英20-50份、325目普通石英50-80份和1000目普通石英20-30份，均是指在包含其粒径范围内大小不一的石英颗粒的普通石英。如此设置普通石英的大小，进一步使颗粒达到更好的紧密堆积效果。
[0029]
进一步的，熔融石英的粒径为1000-3000目。采用粒径较小的熔融石英颗粒，熔融石英颗粒与水泥有更大的接触面积，而使两者进行较为充分的反应。优选的，熔融石英的粒
径为1000目、2000目和3000目的一种或多种，进一步优选的，熔融石英的粒径为2000目。
[0030]
进一步的，以重量份计的原料还包括减水剂1-4份、羟丙基甲基纤维素0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份和触变润滑剂0.05-0.1份。
[0031]
通过向配方中加入上述的添加剂，能使得混凝土浆料有更好的流动性、悬浮性、保水性等性能和提高板材的强度。
[0032]
上述的早期强度高的水泥基混凝土板材的制备方法，包括以下步骤：
[0033]
(1)按配方量将各原料混合均匀成为浆料；
[0034]
(2)将浆料倒入模具中，养护后脱模，得到混凝土板；
[0035]
(3)将步骤(2)的混凝土板放入蒸压釜，在蒸压釜内部0.8-1.2mpa和145-155℃条件下，恒温恒压8-13小时；
[0036]
(4)将经过步骤(3)的混凝土板养护2天，得到成型品。
[0037]
本发明的制备方法中，基于早期强度高的水泥基混凝土板材的配方，采用蒸压养护条件为0.8-1.2mpa和145-155℃，即可使熔融石英与水泥进行充分的反应。
[0038]
进一步的，步骤(2)和步骤(4)中，养护条件为：温度18-22℃，相对湿度为94-96％。
[0039]
进一步的，步骤(3)中，使蒸压釜内部气压在50-70min小时逐渐上升至0.8-1.2mpa，温度上升至145-155℃。
[0040]
采用合理的升温升压的时间，混凝土板内部反应速度均匀上升，避免反应过于剧烈而使局部应力过大而导致的板材强度下降。
[0041]
进一步的，步骤(3)中，经160-200min将蒸压釜内部气压降至小于或等于0.1mpa，温度降至室温。
[0042]
在降温降压过程中，混凝土板降温失水，混凝土板较为致密，设置较长的降温降压过程，可以避免该过程中混凝土板因降温失水过快而导致微裂纹的产生，同时有利于蒸压釜内混凝土板和蒸汽的进一步交换反应，提高抗折强度。
[0043]
进一步的，在步骤(4)之后还包括步骤(5)：将成型品在温度为20℃和相对湿度为50％的环境下用水浸没成型品的一半，继续养护6-10天。此时，水泥水化反应基本完成，有稳定的抗折强度。
[0044]
以下通过实施例和对比例进一步阐述本发明。
[0045]
实施例组a
[0046]
本实施例组的早期强度高的水泥基混凝土板材的制备方法，包括以下步骤：
[0047]
(1)按配方量将各原料混合均匀成为浆料；
[0048]
(2)将浆料倒入模具中，养护条件为：温度20℃，相对湿度为95％，养护后脱模，得到混凝土板；
[0049]
(3)将步骤(2)的混凝土板放入蒸压釜，使蒸压釜内部气压在60min小时逐渐上升至1mpa，温度上升至150℃，在蒸压釜内部1mpa和150℃条件下，恒温恒压10小时，经180min将蒸压釜内部气压降至小于或等于0.1mpa，温度降至室温；
[0050]
(4)将经过步骤(3)的混凝土板养护2天，养护条件为：温度20℃，相对湿度为95％，得到成型品。
[0051]
(5)将成型品在温度为20℃和相对湿度为50％的环境下用水浸没成型品的一半，继续养护7天。
[0052]
本实施例组的早期强度高的水泥基混凝土板材的以重量份计的配方如下表所示。
[0053]
原料实施例a1实施例a2实施例a3实施例a4实施例a5普通硅酸盐水泥20010017015013040-70目普通石英102015121780-100目普通石英5045204030325目普通石英50807565551000目普通石英2520302628熔融石英15510713减水剂31433羟丙基甲基纤维素0.40.10.20.30.2消泡剂0.810.50.60.9可再分散乳胶粉0.10.050.080.020.06水4020603040
[0054]
其中，实施例a1中熔融石英的粒径为1000目，实施例a2和a3的熔融石英的粒径为2000目，实施例a4和a5的熔融石英的粒径为3000目。
[0055]
将按上述配方制成的混凝土板材按照gb_t 35160.2-2017合成石材试验方法第2部分弯曲强度的测定，进行早期抗折强度测试和成品抗折强度测试，早期抗折强度测试的对象是完成步骤(4)的混凝土板材，成品抗折强度测试的对象是完成步骤(5)后的混凝土板材；同时观察完成步骤(5)后的混凝土板材表面是否出现明显裂纹和表面有无泛碱。结果如下表所示。
[0056]
项目实施例a1实施例a2实施例a3实施例a4实施例a5早期抗折强度mpa15.6514.3315.9215.2315.62成品抗折强度mpa17.2517.2317.7917.3617.42板材表面有无泛碱无无无无无成品有无裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹
[0057]
实施例组b
[0058]
采用实施例a1的配方，改变实施例组a制备方法中步骤(2)-(5)的参数如下表所示。
[0059][0060]
参照实施例组a对混凝土板材的测试方法，对本实施例组制成的混凝土板材进行测试，测试结果如下表所示。
[0061]
项目实施例b1实施例b2实施例b3实施例b4早期抗折强度mpa15.6115.9815.7815.69成品抗折强度mpa17.6217.8317.7517.69板材表面有无泛碱无无无无成品有无裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹
[0062]
对比例组a
[0063]
采用实施例组a的制备方法，基于实施例a3配方，调整普通石英和熔融石英的用量，本对比例组的水泥基混凝土板材的以重量份计的配方如下表所示。
[0064]
原料对比例a1对比例a2对比例a3对比例a4对比例a5普通硅酸盐水泥17017017017017040-70目普通石英15151525580-100目普通石英2020202015325目普通石英75757540901000目普通石英3030301540熔融石英1018501010减水剂44444羟丙基甲基纤维素0.20.20.20.20.2消泡剂0.50.50.50.50.5可再分散乳胶粉0.080.080.080.080.08水6060606060
[0065]
其中，对比例a1采用粒径为800目的熔融石英。
[0066]
参照实施例组a对混凝土板材的测试方法，对本实施例组制成的混凝土板材进行测试，测试结果如下表所示。
[0067]
项目对比例a1对比例a2对比例a3对比例a4对比例a5早期抗折强度mpa15.0215.4415.6815.2215.13成品抗折强度mpa17.5317.2217.8716.9116.95板材表面有无泛碱无有有无无成品有无裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹
[0068]
由上表可知，当增加熔融石英颗粒大小时，早期抗折强度降低，这是由于熔融石英颗粒增加后与水泥的反应速度下降，在早期时不能完全反应，而在后期继续反应是板材达到较好的抗折强度，这说明熔融石英的颗粒越小越能达到较好的早期抗折强度。当增加熔融石英的添加量时，板材强度变化不大，且出现泛碱现象。当改变普通石英的用量时，板材强度下降，这是由于颗粒堆积紧密度下降。
[0069]
对比例组b
[0070]
采用实施例a3的配方，基于实施例组a制备方法，调整步骤(3)的参数，如下表所示。
[0071][0072]
参照实施例组a对混凝土板材的测试方法，对本实施例组制成的混凝土板材进行测试，测试结果如下表所示。
[0073]
项目对比例b1对比例b2对比例b3对比例b4早期抗折强度mpa14.7116.0114.7415.62成品抗折强度mpa16.7817.8317.4517.08板材表面有无泛碱无无有无成品有无裂纹有明显裂纹无明显裂纹无明显裂纹有明显裂纹
[0074]
由上表可知，当缩短升温升压时间和缩短降温降压时间后，由于蒸压釜内温度和气压变化速度过快，成品出现明显裂纹；当降低蒸压釜内最高温度和最高气压后，导致反应不完全，后期出现泛碱现象。
[0075]
对比例c
[0076]
本对比例的混凝土板材配方采用普通硅酸盐水泥，采用实施例组a的制备方法，本对比例的混凝土板材配方中以重量份计的原料为：普通硅酸盐水泥200份、40-70目普通石英10份、70-100目普通石英50份、325目普通石英50份、1000目普通石英25份、2000目普通石英15份、聚羧酸减水剂3份、羟丙基甲基纤维素0.4份、消泡剂0.8份、触变润滑剂0.1份和水40份。
[0077]
制得的混凝土板的早期强度为12.86mpa，成品强度为15.62mpa，成品板材没有明显裂纹，表面无明显泛碱现象发生。
[0078]
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

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